(57)【要約】【目的】杭頭部に加わる圧縮力に対して十分な強度を示す杭頭部接合構造を低コストで提供すること。【解決手段】基礎３はその本体任意の位置から杭頭部２ａに接する部分にかけて暫時狭幅となるテーパー形状を呈するように作製し、当該テーパー形状を呈する部分にはスパイラル鉄筋５を埋設する。このように作製した基礎３は杭頭部２ａに載置される。当該テーパー形状を呈する部分にスパイラル鉄筋を埋設したのでコンクリート拘束効果を高め圧縮力に対して十分な強度を示すものとなる。【選択図】図１Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
地中に埋設される杭の杭頭部と当該杭によって支持される建物の基礎とを接合する杭頭部接合構造において、
前記基礎は、その本体任意の位置から杭頭部に接する部分にかけて暫時狭幅となるテーパー形状を呈し、当該テーパー形状を呈する部分にはスパイラル鉄筋が埋設されていることを特徴とする杭頭部接合構造。
【請求項２】
前記スパイラル鉄筋は、前記テーパー形状に沿ったスパイラルを描いていることを特徴とする請求項１に記載の杭頭部接合構造。
【請求項３】
前記基礎は、前記杭頭部に載置されるものであることを特徴とする請求項１又は２に記載の杭頭部接合構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、杭頭部接合構造に関し、更に詳しくは、耐震性能を高めるべく用いられる杭頭部接合構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
建築物を支え地盤に定着させる部分を基礎という。この基礎は地中で建築物を支持する支持層が深くなる場合には、地中の支持層に打った杭の上に設けられる。そして杭のうち基礎との接合部分を杭頭部といい、その接合構造を杭頭部接合構造という。以下のように種々の杭頭部接合構造が周知である。
【０００３】
一般工法による従来の杭頭部接合構造を図３に示す。同図に示した杭頭部接合構造３０は、杭３１に埋設される鉄筋籠３２の主筋３２ａを上方に伸ばして基礎３３に埋め込み、杭３１と基礎３３とを完全に接合した剛接合工法によるものである。また、符号３４は基礎３３に埋設される鉄筋籠を示す。
【０００４】
そのため杭３１と基礎３３とは固定度が高くその間に全く余裕がなかったため、大きな力が加わるとその力を吸収しきれず却って破損に至りやすいという問題があった。例えば阪神淡路大震災ではこの一般工法の建築物が杭頭部の損傷によって使えなくなる被害が多かった。
【０００５】
このため震災後、杭頭を基礎に完全には固定しない半剛接工法の研究が新たな接合工法として活発になった。この半剛接工法は、一般工法とは逆に杭頭部の応力の伝達機構を弱くして地震時の損傷を少なくしようというものである。
【０００６】
半剛接工法による杭頭部接合構造として以下のものが周知である。
図４（ａ）〜（ｃ）に示した非特許文献１に開示された杭頭部接合構造４０は、鉄筋コンクリート杭４４の主筋４１を基礎４２に定着させず、杭頭部４３の回転を許すことで地震時に受ける応力を効率良く減衰する仕組みを採用したものである。杭断面は従来よりも２割程度縮小でき、そのため掘削量を減少させることもでき、工事コストは杭／基礎部分で約２割下げることができる。
【０００７】
同図（ａ）のテーパータイプは錘台形状の杭頭上に基礎を単に載せるもの、同図（ｂ）の芯鉄筋テーパータイプは錘台形状の杭頭上に基礎を載せるが杭頭接合部には芯鉄筋を配置するもの、同図（ｃ）のフラットタイプは水平形状の杭頭上に基礎を単に載せるものである。これらの杭頭部接合構造は地盤状態や地震時における力の加わり方に応じて使い分けがなされ、特に芯鉄筋テーパータイプは引き抜き力が生じやすい箇所に用いられる。
【０００８】
図５に示した非特許文献２に開示された杭頭部接合構造５０は、同図（ａ）が鉄筋コンクリート杭への適用例、同図（ｂ）が鋼管コンクリート杭への適用例であり、杭頭部５１、５２の杭主筋５３や鋼管５４をそれぞれ基礎５５、５６には定着させずに基礎５５、５６の下面をテーパー状に成型し、杭頭接合部５１、５２に芯鉄筋５７、５８を埋設したものである。これにより杭頭部と基礎との接合部分の断面を一般部より縮小させる。そのため地震時に杭頭部に発生する応力を低減させることができ、杭地中部の応力とのバランスを良くして耐震性を向上させることができる。
【０００９】
図６に示した特許文献１に開示された杭頭部接合構造６０は、杭頭６１及び基礎６２の相対向する面のいずれか一方又は双方に鋼板６３、６３を設置し、杭頭６１及び基礎６２との間に鋼板６３、６３に対して接した状態で、杭頭及び鋼板の双方に比較して平面径寸法の小さい細径部６５を設け、細径部６５内を貫通して杭頭６１から基礎６２にまで至るように配置された芯鉄筋６６を鋼板６３、６３に設けた孔部６７内に挿通させたものである。これもまた杭頭と基礎との接合部断面を縮小させることにより応力を緩和している。また鋼板を設置することにより圧縮力に対する耐荷性を持たせると同時に、杭頭から基礎に至る芯鉄筋を配置することで引き抜き力に対する耐荷性を持たせている。
【００１０】
図７に示した特許文献２に開示された杭頭部接合構造７０は、杭頭部７１と上部構造物の基礎７２とを中空鋼管７３とその内部に充填されたコンクリート７４とからなる接合部材７５を介して接合させたものである。これもまた杭頭と基礎との接合部断面を縮小させることにより応力が杭頭部に集中するのを回避している。
【００１１】
【非特許文献１】２００２年１１月１５日  日刊建設工業新聞（３）面
【非特許文献２】２００２年１２月  ９日  日刊建設工業新聞（３）面
【特許文献１】特開２００２−１３８４６９号公報
【特許文献２】特開２００１−２３４５４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、非特許文献１や非特許文献２の杭頭部接合構造は杭に基礎をただ単に載せて、場合に応じて杭頭部と基礎とを芯鉄筋で接合するものである。そのためテーパー形状部分はコンクリートだけからなり補強材が埋設されていないため拘束力が弱く上から下へ向けて加わる圧縮力に対する耐荷性が十分ではないという問題があった。また特許文献１や特許文献２の杭頭部接合構造は鋼板や鋼管を使用するものであるためコストがかかるという問題があった。
【００１３】
そのため上記従来技術のように杭頭部と基礎との接合断面を縮小させることにより、杭頭部に発生する応力を緩和させるだけではなく、圧縮力に対して十分な強度を示す低コストな杭頭部接合構造が望まれていた。
【００１４】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、杭頭部に加わる圧縮力に対して十分な強度を示す杭頭部接合構造を低コストで提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記課題を解決するために、地中に埋設される杭の杭頭部と当該杭によって支持される建物の基礎とを接合する請求項１に記載の杭頭部接合構造は、前記基礎が、その本体任意の位置から杭頭部に接する部分にかけて暫時狭幅となるテーパー形状を呈し、当該テーパー形状を呈する部分にはスパイラル鉄筋が埋設されていることを要旨とするものである。
【００１６】
ここで「杭」は建築物を支え地盤に定着させる「基礎」の下の支持層に埋設されるものである。「接合」とは杭と基礎を何らかの方法でつなぐものであればよく、両者を密着させてつなぐものも、両者を離して単に基礎を杭にのせるものも含む意味である。「本体任意の位置」は暫時狭幅となるテーパー形状に変化しはじめる位置は特に限定されないことをいう。「スパイラル鉄筋」は当該テーパー形状を呈する部分のコンクリートの圧縮力を高めるために埋設されるもので一本の鉄筋又は複数の鉄筋を繋いで一本にしたものがくるくる巻かれて螺旋状・斜め形状に連続的に繋がった鉄筋である。
【００１７】
上記構成を備えた請求項１に記載の杭頭部接合構造によれば、基礎がその本体任意の位置から杭頭部に接する部分にかけて暫時狭幅となるテーパー形状を呈するようにしたので、杭頭部と基礎との接合面積を縮小させることができ地震時に杭頭部に発生する応力を緩和させることができる。またテーパー形状を呈する部分にはスパイラル鉄筋が埋設されているため、当該部分のコンクリートの拘束効果が高まり地震時に当該テーパー形状を呈する部分に圧縮力が加わってもこれに十分耐える強度を示す。
【００１８】
前記スパイラル鉄筋は、請求項２に記載されるように前記テーパー形状に沿ったスパイラルを描くようにすることが望ましい。コンクリートの拘束効果の効き目を高めるためである。
また前記基礎は、請求項３に記載されるように前記杭頭部に載置されるものであることが望ましい。杭と基礎との固定度を低くすることにより杭頭部に発生する応力を低減させることができるからである。
【発明の効果】
【００１９】
本発明に係る杭頭部接合構造は、基礎がその本体任意の位置から杭頭部に接する部分にかけて暫時狭幅となるテーパー形状を呈するものであるから、地震時に杭頭部に発生する応力を緩和することができるという効果がある。また当該テーパー形状を呈する部分には、スパイラル鉄筋が埋設されているため、コンクリートを押しつぶそうとする圧縮力に対しても十分な強度を示すという効果がある。また使用するコンクリート量や鉄筋量を削減できるため低コストで製作することができるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下図面を参照して本発明の一実施の形態について説明する。
図１Ａは本発明の第一実施の形態に係る杭頭部接合構造を示したものであり、同図（ａ）が上面図、同図（ｂ）が側面図である。図１Ｂは、分かり易くするために後述する鉄筋籠６を除外して図示したものであり図１Ａと同様、本発明の一実施に係る杭頭部接合構造を示したものである。これらの図に示したように杭頭部接合構造１は、杭２と、当該杭２に載置された基礎３と、杭２に埋設された鉄筋籠４と、基礎３に埋設されたスパイラル鉄筋５と、鉄筋籠６とを備える。
【００２１】
杭２は略円柱型をしており、地中の支持層に直径ｒ１（数十ｃｍ〜数ｍ）、高さｈ１（数ｍ〜数十ｍ）にわたって設けられる。杭２は鉄筋コンクリート製であり、鉄筋として図中点線で示した鉄筋籠４が埋設される。鉄筋籠４としては、コンクリートと付着性のよい表面が粗めの鉄筋４ａを略円筒型の籠に編んだものが用いられる。籠の形状大きさは、特に限定されず建築物や地盤状態、更には杭２の強度に応じて任意に設定することができ、例えば、直径をｒ２（数十ｃｍ〜数ｍ）、高さをｈ１（数ｍ〜数十ｍ）とすることができる。
【００２２】
鉄筋籠４の高さは杭２の高さとほぼ同じｈ１であり、鉄筋籠４は基礎３に定着させずに設けられる。そのため杭頭部接合構造１は、鉄筋籠４が杭２から基礎３まで貫通する従来構造に較べると地震時に杭頭部２ａにかかる応力が緩和され杭２の損傷を抑えることができる。
【００２３】
基礎３は、略角柱状の部材３ａの下面に逆錘台形状の部材３ｂを取り付けた形状をしており、その大きさは全体高さがｈ２（数ｍ）、幅がｗ１（数ｍ）、奥行きがｄ１（数ｍ）程度である。略角柱状の部材３ａは、高さがｈ４（数ｍ）、幅がｗ１（数ｍ）、奥行きｄ１（数ｍ）程度であり、逆錘台形状の部材３ｂは、高さがｈ３（数ｃｍ〜数十ｃｍ）、上面直径がｒ３（数十ｃｍ〜数ｍ）、下面直径がｒ４（数十ｃｍ〜数ｍ）程度である。基礎３は、側面視で「基礎３の上面から距離ｈ４にある面上の位置」から暫時狭幅となり始めｒ３程度の直径が杭頭部２ａの端面に向かってｒ４程度の直径となるテーパー形状を呈する。なお各部の大きさは特に限定されない。
【００２４】
基礎３は鉄筋コンクリート製であり、鉄筋として図中点線で示したスパイラル鉄筋５が埋設される。スパイラル鉄筋５は、一本の鉄筋又は複数の鉄筋を繋いで一本にしたものを螺旋状に巻き、接合鉄筋５ｃに溶接により固定したものである。スパイラル鉄筋５は、基礎３のテーパー形状部分に収まる程度の大きさであればよく、例えば、高さをｈ５（数ｃｍ〜数十ｃｍ）、上端部５ａの直径をｒ３（数十ｃｍ〜数ｍ）、下端部５ｂの直径をｒ４（数十ｃｍ〜数ｍ）とすることができる。そのスパイラル鉄筋５を基礎３のテーパー形状に合わせて作製して図示のように埋設すれば、充填されるコンクリートの拘束効果を高めそのコンクリートの支持能力が高まる。このようにしてスパイラル鉄筋５は基礎３のテーパー形状部分に加わる圧縮力に対する耐荷性を高める。
また基礎３には、鉄筋として図中点線で示した鉄筋籠６が埋設される。鉄筋籠６は、コンクリートと相性のよい異形鉄筋を略円筒型の籠に編んだものが用いられる。籠の形状大きさは、特に限定されず建築物や地盤状態、更には基礎３の強度に応じて任意に設定することができ、例えば、直径をｗ２（数十ｃｍ〜数ｍ）、高さをｈ４（数十ｃｍ〜数ｍ）とすることができる。
【００２５】
杭２と基礎３との接合であるが、基礎３は杭２に定着させず、杭２の上にただ単に載置するだけでよい。従って杭２と基礎３との固定度を低くして杭頭部２ａに発生する応力を低減させることができる。これにより使用するコンクリート量や鉄筋量を削減することができる。
【００２６】
従って、地震時においては揺れによって基礎３のテーパー形状部分３ｂのコンクリートを押しつぶそうとする圧縮力が加わるが、杭頭部接合構造１は、スパイラル鉄筋５を当該部分３ｂに埋設したためコンクリートの拘束力が高まり、そのような圧縮力が加わっても十分な強度を示す。
【００２７】
次に図２を参照して杭頭部接合構造１の施工方法について説明する。符号は可能な限り図１Ａと共通する部分については同図で用いたものと同じものを用いる。
（１）杭孔掘削（穴掘り）
まず矢示Ａで示した地表面から杭孔を掘削する。杭孔の全体深さは全長ｈ６（杭の高さｈ１と、基礎の高さｈ２とを加えた程度）であるが、建築物や地盤状態に応じて適宜設定される。
【００２８】
（２）スライム処理（沈殿物除去）
次にポンプを杭孔の底へ挿入してスライム処理を行う。
【００２９】
（３）鉄筋挿入
次に鉄筋籠４を杭孔に挿入する。
【００３０】
（４）コンクリート打設
次にトレミー管にてコンクリート打設を行い、鉄筋籠主筋の所定高さ（矢示Ｂの位置）よりも１ｍ程度高い位置（矢示Ｃの位置）まで余盛りする。
【００３１】
（５）基礎掘削（杭頭露出）
次に基礎３を配置する高さ位置（矢示Ｂの位置）まで地盤を掘削し、杭頭２ａを露出させる。
【００３２】
（６）杭頭余盛りはつり
次に余盛り部分を所定の高さ（矢示Ｂの位置）まで撤去する。
【００３３】
（７）基礎配筋
次に基礎３に埋設されるスパイラル鉄筋５と鉄筋籠６とを配筋する。
【００３４】
（８）基礎型枠
次に基礎の型枠を建て込み、その後コンクリート打設を行う。これにより図１Ａ（図１Ｂ）に示した杭頭部接合構造１が得られる。
【００３５】
以上本発明の一実施の形態について説明したが本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではない。本発明は基礎の杭頭部側をテーパー形状としてそのテーパー形状を呈する部分に鉄筋を埋設するものであればよく、杭や基礎の大きさや形状は何ら限定されるものではない。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明に係る杭頭部接合構造は、圧縮力に十分耐えうる強度示しつつ杭頭部に発生する応力を緩和させることができ、特定の建築物に限定されることなく種々の建築物に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１Ａ】本発明の一実施形態に係る杭頭部接合構造１の構成を示した図である。
【図１Ｂ】本発明の一実施形態に係る杭頭部接合構造１の構成を示した図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る杭頭部接合構造１の施工方法を説明するための図である。
【図３】従来の杭頭部接合構造の構成を示した図である。
【図４】従来の杭頭部接合構造の構成を示した図である。
【図５】従来の杭頭部接合構造の構成を示した図である。
【図６】従来の杭頭部接合構造の構成を示した図である。
【図７】従来の杭頭部接合構造の構成を示した図である。
【符号の説明】
【００３８】
１  杭頭部接合構造
２  杭
２ａ  杭頭部
３  基礎
３ａ  略角柱状の部材
３ｂ  逆錘台形状の部材
４、６  鉄筋籠
５  スパイラル鉄筋
５ａ  上端部
５ｂ  下端部
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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